Supramolecular chemosensors for the detection of phenethylamines

In questa tesi ho descritto e discusso i risultati ottenuti nell’ambito di un progetto di ricerca focalizzato sull’applicazione e lo sviluppo della tecnica dell’NMR-chemosensing. Questa tecnica è basata sulla combinazione di nanoparticelle d’oro da 2 nm di diametro passivate con opportuni tioli e di particolari esperimenti NMR e consente di “estrarre” dallo spettro NMR di una miscela di composti lo spettro NMR dell’analita riconosciuto dalla nanoparticella. In particolare, lo scopo primario del mio lavoro è stato dimostrare come questa tecnica possa essere usata con successo per il rilevamento delle cosiddette “designer drugs”. La maggior parte delle nuove droghe immesse sul mercato ogni anno altro non sono che analoghi strutturali di droghe già diffuse. Ciò rappresenta un grave problema di salute pubblica, perché non essendo queste nuove sostanze mai state studiate, non se ne conoscono i potenziali rischi e gli effetti a lungo termine. In più, non esistendo standard di riferimento, la loro rilevazione con tecniche tradizionali risulta difficoltosa. La tecnica che verrà descritta è stata testata e funziona anche su campioni reali, senza bisogno di pretrattamento del campione, e dà la possibilità di arrivare dal sequestro alla caratterizzazione strutturale della sostanza stupefacente nel giro di poche ore. Dimostrerò anche che per migliorare le potenzialità dell’NMR-chemosensing in termini sia di sensibilità che versatilità si può agire su un doppio fronte. Da un lato, è possibile migliorare la struttura del tiolo che ricopre le nanoparticelle, ottenendo un monostrato con maggior affinità e maggior capacità di trasferimento della magnetizzazione, entrambi aspetti fondamentali della tecnica. Dall’altro, è possibile migliorare la sensibilità agendo direttamente sul tipo di esperimento utilizzato, anche in abbinamento ad astuzie che possano aumentare l’efficienza del trasferimento di magnetizzazione, quali ad esempio usare l’acqua intrappolata nel monostrato come fonte supplementare di magnetizzazione oppure sfruttare la capacità delle nanoparticelle d’oro di autoassemblarsi su nanosfere di silice per aumentare le dimensioni del nanorecettore. Combinando tutte queste accortezze, dimostrerò come sia possibile analizzare con questa tecnica anche specie inorganiche, come K+, che di per sé non possiedono alcun segnale NMR. Infine, visto che l’NMR non è, per ora, una tecnica di facile applicazione per analisi sul campo, nell’ultima parte di questo lavoro di tesi mi sono occupato anche un sensore point-of-care sviluppato sotto forma di cartina indicatrice, in cui un recettore supramolecolare autoassemblato composto da un cucurbiturile e un colorante può indicare selettivamente la presenza o meno di sostanza stupefacenti in modo rapido, sicuro ed economico.